阿賽輸油管道減阻劑增輸應(yīng)用研究

1、<p>　　阿賽輸油管道減阻劑增輸應(yīng)用研究</p><p>　　摘 要：為了提高地處高寒地區(qū)、腐蝕嚴(yán)重的阿賽輸油管道實(shí)際輸量，采用了添加減阻劑增輸技術(shù)。通過(guò)了輸油管道添加減阻劑現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、減阻劑注入濃度優(yōu)化、減阻劑注入運(yùn)行方式優(yōu)化等一系列研究，確定了阿賽線添加減阻劑輸送參數(shù)，即降低了管道運(yùn)行壓力，又提高了輸量，滿足了管道輸油任務(wù)要求。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：減阻劑 阿賽線

2、含蠟原油 運(yùn)行方式優(yōu)化 翻越點(diǎn) 滿負(fù)荷測(cè)算法 </p><p>　　阿賽輸油管道（簡(jiǎn)稱阿賽線）是內(nèi)蒙古錫林浩特市高寒地區(qū)唯一的長(zhǎng)距離輸油管道，始于錫林浩特市阿爾善寶力格鎮(zhèn)，止于賽漢塔拉鎮(zhèn)。管線建于1989年9月，全長(zhǎng)361.125km，管徑273×6mm，采用開(kāi)式加熱輸送方式輸油。全線共設(shè)8座場(chǎng)站，其中首站、3號(hào)站、5號(hào)站為熱泵站，2號(hào)站、4號(hào)站、6號(hào)站、7號(hào)站為加熱站，平均站間距為50km左右。管線設(shè)

3、計(jì)工作壓力6.28MPa，進(jìn)過(guò)多年的運(yùn)行，腐蝕較為嚴(yán)重，實(shí)際運(yùn)行最高壓力5.4MPa。主要輸送二連油田自產(chǎn)原油和外蒙進(jìn)口原油，原油凝固點(diǎn)在26-29℃之間，密度為871kg/m3，含蠟23%，膠質(zhì)瀝青質(zhì)29%，為高含蠟原油[5]。 </p><p>　　近年來(lái)隨著輸油任務(wù)的不斷增加，需提高管道實(shí)際輸油能力。2012年4月選取阿賽線首站、5號(hào)站作為減阻劑注入點(diǎn)，開(kāi)展了阿賽線添加EP減阻劑增輸現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)驗(yàn)證了EP

4、減阻劑對(duì)高含蠟原油、大落差、高寒地區(qū)輸油管道增輸效果，并對(duì)加藥濃度、運(yùn)行方式優(yōu)化進(jìn)行了研究實(shí)踐。 </p><p>　　一、減阻劑現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn) </p><p>　　1.1減阻劑加注點(diǎn)的選擇 </p><p>　　阿賽線實(shí)際最大輸油排量為148m3/h，首站出站壓力5.4MPa，3號(hào)站出站壓力3.6Mpa，5號(hào)站出站壓力5.0MPa；制約管道輸量提高的瓶頸主要是首站和5

5、號(hào)站壓力和輸油泵能力，試驗(yàn)從首站、5號(hào)站注入減阻劑降壓增輸，3號(hào)站可通過(guò)提高出站壓力來(lái)提高排量，無(wú)需加劑。 </p><p>　　1.2減阻劑試驗(yàn)過(guò)程 </p><p>　　阿賽線運(yùn)行方式為開(kāi)式流程，即首站原油輸送至3號(hào)站進(jìn)旁接罐，而后經(jīng)過(guò)給油泵、外輸泵輸送至5號(hào)站，5號(hào)站同理。減阻劑試驗(yàn)分為首站至3號(hào)站減阻試驗(yàn)和全線減阻劑增輸試驗(yàn)。 </p><p>　　首站至3

6、號(hào)站減阻試驗(yàn)，首站注入不同濃度減阻劑，控制管道加劑前后143m3/h輸量不變。首先選取首站注入50ppm濃度減阻劑，確定減阻劑的有效性。減阻劑注入過(guò)程中每小時(shí)記錄一次首站出站、2號(hào)站進(jìn)出站、3號(hào)站進(jìn)站壓力。隨著減阻劑注入，首站出站壓力不斷下降，當(dāng)減阻劑到達(dá)2號(hào)站后，首站、2號(hào)站出站壓力保持穩(wěn)定，不再下降。將2號(hào)站改為熱力越站輸送后，首站、2號(hào)站壓力持續(xù)下降。 </p><p>　　另外由于2號(hào)站高程1076m，2

7、號(hào)站與3號(hào)站管線最大高程1356m，落差大造成“翻越點(diǎn)”存在。當(dāng)減阻劑在翻越最高點(diǎn)前，首站、2號(hào)站壓力逐漸下降，翻越之后壓力不再下降。隨后考慮到二連地區(qū)氣溫低，分別進(jìn)行了30ppm、40ppm、80ppm不同濃度2號(hào)站未越站試驗(yàn)。 </p><p>　　全線增輸試驗(yàn)，首站和5號(hào)站同時(shí)注入最經(jīng)濟(jì)加藥濃度減阻劑。在各試驗(yàn)管段注滿減阻劑前，保持管線排量不變。注滿后，在保證各站目前實(shí)際運(yùn)行壓力范圍內(nèi)按每天5m3/h一個(gè)臺(tái)

8、階逐步提高外輸排量，計(jì)算減阻劑全線實(shí)際增輸率，并驗(yàn)證理論增輸率。 </p><p><b>　　二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 </b></p><p>　　2.1計(jì)算公式選取 </p><p>　　減阻劑的效率通常是用減阻百分比來(lái)表示的。實(shí)測(cè)減阻率按照公式3-1定義。實(shí)測(cè)增輸率按照公式3-2定義。根據(jù)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)減阻率和增輸率的關(guān)系可以用公式3-3來(lái)估算[3

9、]。 </p><p>　　DR=[（△P-△Pj）/△P]×100% 3-1 </p><p>　　Tj=[（Qj- Q）/ Q]×100% 3-2 </p><p>　　Tj={[1/（1一DR）]0.5-1}×100% 3-3 </p><p>　　DR――減阻率，%； </p><p&

10、gt;　　△P――未添加減阻劑時(shí)管輸流體的沿程摩阻，MPa； </p><p>　　△Pj――添加減阻劑后相同輸量下流體的沿程摩阻，MPa； </p><p>　　Tj―― 增輸率，%； </p><p>　　Qj――相同外輸壓力下添加減阻劑時(shí)的管道流量，m3/h； </p><p>　　Q―― 相同外輸壓力下不添加減阻劑時(shí)的管道流量，m3/

11、h ； </p><p>　　2.2大落差管道減阻劑有效性分析 </p><p>　　EP減阻劑在儲(chǔ)存時(shí)是處于蜷曲狀態(tài)，注入管道后需一定的分散時(shí)間隨著油流推進(jìn)的自然流動(dòng)方向逐漸伸展分散到油品中，才起到減阻作用。經(jīng)測(cè)算為首站出站約8km處于分散期，減阻劑沒(méi)有其減阻作用。 </p><p>　　另外當(dāng)減阻劑到達(dá)2號(hào)站后，首站、2號(hào)站出站壓力保持穩(wěn)定，不再下降。表明減阻劑

12、經(jīng)過(guò)2號(hào)站加熱爐、彎頭、閥門等強(qiáng)剪切，減阻劑失效。當(dāng)減阻劑由2號(hào)站（1076m）爬坡22km至高程1356m處，到達(dá)了管線“翻越點(diǎn)”。過(guò)“翻越點(diǎn)”后首站、2號(hào)站出站壓力不再變化，表明減阻劑的減阻有效距離為“翻越點(diǎn)”之前的管線長(zhǎng)度，適合大落差輸油管道減阻劑增輸。 </p><p>　　如2號(hào)站不越站，首站至3號(hào)站減阻劑輸送有效距離為首站至2號(hào)站長(zhǎng)度46km減去減阻劑分散期長(zhǎng)度8km等于38km；如果2號(hào)站越站；有效

13、距離為首站至“翻越點(diǎn)”68km減去分散期長(zhǎng)度8km等于60km。如夏季條件允許可進(jìn)行熱站越站輸送，提高添加減阻劑輸送排量，達(dá)到管道運(yùn)行方式優(yōu)化。 </p><p>　　2.3減阻劑濃度優(yōu)化分析 </p><p>　　一般減阻劑的減阻率隨著加藥濃度的提高而增大，阿賽線的經(jīng)濟(jì)加藥濃度經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得；另外減阻劑對(duì)高含蠟原油的增輸效果有待進(jìn)一步證實(shí)。選擇首站至2號(hào)站管段進(jìn)行不同濃度減阻試驗(yàn)，根據(jù)

14、30、40、50、80ppm不同濃度實(shí)測(cè)減阻率。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出30ppm對(duì)應(yīng)的減阻率為47.83%，隨著加藥濃度增加至40ppm或者更高，減阻率趨于恒定值56.52%。所以阿賽線的經(jīng)濟(jì)加藥濃度為40ppm。 </p><p>　　2.4高含蠟量原油添加減阻劑適應(yīng)性分析 </p><p>　　阿賽線主要輸送蒙古國(guó)進(jìn)口原油和二連油田自產(chǎn)原油，其中蒙古國(guó)進(jìn)口原油約占35%，二連油田自產(chǎn)原油站6

15、5%。二連原油主要為“三高”原油，凝固點(diǎn)28℃，含蠟量30%，含膠質(zhì)瀝青質(zhì)31%，蒙古國(guó)進(jìn)口原油油品較好，凝固點(diǎn)18℃，含蠟量17%，含膠質(zhì)瀝青質(zhì)15%，二者差異較大。為研究EP-A減阻劑的適應(yīng)性，在首站至3#站管段開(kāi)展了兩不同原油獨(dú)立輸送試驗(yàn)。進(jìn)過(guò)測(cè)算阿賽線輸送二連高含蠟原油增輸率6.8%，輸送蒙古國(guó)進(jìn)口原油減阻率7%，輸送混合原油增輸率6.8%，詳見(jiàn)表2，表明EP系列減阻劑適合高含蠟原油減阻增輸。 　　2.5輸油泵滿負(fù)荷加劑運(yùn)行排

16、量分析 </p><p>　　二連地區(qū)為高寒地區(qū)，夏季最高氣溫可達(dá)30℃，冬季最低氣溫-40℃，造成不同季節(jié)阿賽線添加減阻劑增輸可選擇的運(yùn)行方式不同。夏季加熱站可進(jìn)行熱力越站輸送，而冬季熱力負(fù)荷將不能滿足越站條件。簡(jiǎn)單通過(guò)公式3-3無(wú)法測(cè)算不越站工況下的運(yùn)行參數(shù)，可根據(jù)流體力學(xué)相關(guān)理論計(jì)算各站出站壓力值[4][6]，指導(dǎo)添加減阻劑實(shí)際運(yùn)行參數(shù)的預(yù)測(cè)。阿賽線排量100～190m3/h，屬于水利光滑區(qū)，不加劑運(yùn)行選擇

17、公式3-4計(jì)算沿程摩阻。 </p><p><b>　　3-4 </b></p><p>　　式中d―管道內(nèi)徑，m； </p><p>　　Q―體積流量，m3/s； </p><p>　　h―水頭損失，m液柱； </p><p>　　L―計(jì)算管段的長(zhǎng)度，m； </p><p&g

18、t;　　V―平均粘度，m2/s； </p><p>　　含有一定濃度減阻劑的原油，在相同管徑的管道中流動(dòng)時(shí)，隨著流速的增加，減阻率也增加，但是流速變化不大時(shí)，減阻率變化不太明顯[5]。在理論計(jì)算不同排量下的增輸率時(shí)假定減阻率不變，根據(jù)減阻劑減阻率定義，添加減阻劑沿程摩阻計(jì)算公式為 </p><p><b>　　3-5 </b></p><p>

19、　　根據(jù)減阻劑有效與否選擇公式3-4或者3-5，分段計(jì)算各站間段沿程摩阻，管線的總壓降計(jì)算公式3-6 </p><p>　　H=hL+hξ+（zj-zQ） 3-6 </p><p>　　其中：hL為沿程摩阻 </p><p><b>　　hξ為局部摩阻 </b></p><p>　?。▃j-zQ） 為計(jì)算高程差 <

20、/p><p>　　通過(guò)公式3-6可計(jì)算出不同排量不同運(yùn)行方式下的出站壓力，各站理論計(jì)算值詳見(jiàn)表3。 </p><p>　　阿賽線添加減阻劑增輸前，首站、5號(hào)站外輸泵滿負(fù)荷運(yùn)行最大排量為148m3/h，外輸泵有用功分別為212kw，189kw。添加減阻劑增輸后（2號(hào)站、6號(hào)站不越站），實(shí)測(cè)排量增輸至158m3/h。假定外輸泵滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出功率維持不變。理論測(cè)算輸油泵輸出功率與非加藥最大輸出有用

21、功對(duì)比，得出2號(hào)、6號(hào)站不越站增輸理論排量是158m3/h左右，理論測(cè)算值與實(shí)際運(yùn)行值相同。表明在一定范圍內(nèi)輸油泵滿負(fù)荷運(yùn)行，有用功基本保持不變法則成立，可應(yīng)用與輸油泵已經(jīng)滿負(fù)荷運(yùn)行輸油管道加劑運(yùn)行增輸排量的測(cè)算。 </p><p>　　另外阿賽輸油管道不越站增輸最大增輸率僅為6.8%，主要是由于減阻劑有效距離短。在現(xiàn)有設(shè)備條件下進(jìn)行2號(hào)、6號(hào)站越站增輸可進(jìn)一步提高排量，理論測(cè)算排量可提高至170m3/h，增輸率

22、可達(dá)14.9%；如果在安全壓力下還需進(jìn)一步提高管道輸油能力，需更新輸油設(shè)備，在越站情況下，排量可提高至190m3/h，增輸率為28.4%。 </p><p><b>　　三、結(jié)論 </b></p><p>　　1、EP減阻劑適合于含蠟、膠質(zhì)瀝青質(zhì)高的原油增輸，注入不同濃度減阻劑，管道減阻增輸率隨注入濃度的增大而提高，但當(dāng)減阻率增加到一定值時(shí)，將不再隨著加藥濃度的增加而

23、增加，根據(jù)試驗(yàn)適合于阿賽線的經(jīng)濟(jì)加藥濃度為40ppm，減阻率可達(dá)58%。 </p><p>　　2、EP減阻劑經(jīng)熱站加熱爐、站內(nèi)彎頭、閥門剪切后，減阻劑降解嚴(yán)重，失去減阻增輸作用，熱站越站輸送能夠延長(zhǎng)減阻劑增輸有效距離；另外，該減阻劑適合于落差大、存在“翻越點(diǎn)”的輸油管道，存在“翻越點(diǎn)”的管道減阻距離為管道的計(jì)算長(zhǎng)度，而非管道實(shí)際長(zhǎng)度。 </p><p>　　3、對(duì)于輸油泵已經(jīng)滿負(fù)荷運(yùn)行輸

24、油管道，假定輸油泵有用功基本保持不變，通過(guò)減阻率推算出不同工況下的理論排量和壓力，對(duì)比有用功功率測(cè)算出添加減阻劑輸油泵滿負(fù)荷運(yùn)行的理論輸油排量。 </p><p>　　4、阿賽線如越站加劑增輸全年輸油量由105×104t增加至122.4×104t；如更新輸油泵或者增加同類泵并聯(lián)運(yùn)行，將進(jìn)一步提高輸油量至137×104t，滿足增輸任務(wù)要求。 </p><p>&

25、lt;b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 關(guān)中原 李春漫等 EP系列減阻劑的研制與應(yīng)用.油氣儲(chǔ)運(yùn).2001，Z0（8）33～34 </p><p>　　[2] 杜秀霞 王志亮 減阻劑用于東辛輸油管線 油氣田地面工程第25卷第4期 （2006.4） </p><p>　　[3] 李群海 曹旦夫等：HG減阻劑在臨濮管道上的應(yīng)用，油氣

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